硝酸异辛酯的热稳定性及其合成过程的热危险性分析

发布时间：2017-04-19 19:18

  本文关键词：硝酸异辛酯的热稳定性及其合成过程的热危险性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硝酸异辛酯(EHN)是一种重要的硝基类化合物,在工业过程中有着较广泛的应用。该物质一般是利用异辛醇硝化工艺生产而成,然而,由于在生产过程中该反应工艺容易发生反应热失控,国内已因此发生过多起燃烧爆炸事故。因此,有必要对该工艺过程的热安全性进行研究。本文主要基于风险矩阵和热失控情形分析方法,对该工艺过程中的反应和物质危险性进行分析,从根本上得到了该反应失控的原因,对实际的生产工艺过程有着较好的指导作用。首先,本文基于差示扫描量热仪(DSC)测试结果,利用“中断回扫法”判定EHN的分解特性,然后基于非等温与等温DSC实验结果,利用Firedman方法计算EHN的热分解动力学参数,利用Malek方法得到EHN的热分解机理函数。结果表明,EHN的热分解符合n级反应规律,其等温过程与非等温条件的动力学参数相差较小。利用DSC、绝热加速度量热仪(ARC)研究反应过程中浓酸对EHN热稳定性的影响,结果表明,无论是硫酸、硝酸或者硝硫混酸,均对EHN的热稳定性影响很大,且硫酸的影响最为明显。利用反应量热仪(RCle)对硝化过程的放热情形进行分析,分别设定不同的条件,研究各个参数对生产过程安全性的影响,并利用风险矩阵法和热失控情形分析方法对反应过程的热安全性进行分析。结果表明,反应温度对EHN生产过程安全性的影响最大,当温度超过25℃时,反应过程后期便会出现分解副反应。风险矩阵方法表明在25℃及以上的反应温度是不可接受的；热失控情形方法表明反应温度在25℃及以上时,反应的风险等级是5级,风险不可接受。利用气质联用仪以及红外光谱仪对反应副产物进行鉴定,得到最可能的副产物为甲酸异辛酯,并根据EHN的分解机理,对该产物的生成过程进行分析。可以认为该产物的生成是完全有可能的,且能与实验现象吻合。同时说明副反应不仅仅是分解反应,还包括一些复杂的氧化、取代反应。
【关键词】：硝酸异辛酯 硝化反应 热稳定性 自催化鉴别方法 动力学 酸的影响 热危险性评估 副产物
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O623.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-17
• 1.1 课题背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究进展及概况13-15
• 1.2.1 化工工艺与硝化过程热安全的研究进展13-15
• 1.2.2 硝酸异辛酯生产工艺及热危险性的研究进展15
• 1.3 本文的工作15-17
• 2 热危险性分析方法及主要设备17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 热失控危险性评估方法17-20
• 2.2.1 典型热失控情形17-18
• 2.2.2 风险矩阵法18-19
• 2.2.3 失控情景分析方法19-20
• 2.3 反应量热仪20-22
• 2.4 差示扫描量量热仪22-27
• 2.4.1 仪器简介22-23
• 2.4.2 基于DSC测试的自催化甄别方法和动力学计算23-27
• 2.4.2.1 中断回扫法23-25
• 2.4.2.2 动力学计算25-26
• 2.4.2.3 机理函数的计算26-27
• 2.5 绝热加速度量热仪27-29
• 2.5.1 仪器简介27-28
• 2.5.2 ARC数据分析28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 3 EHN的热稳定性分析30-49
• 3.1 EHN热分解特性及其热分解动力学30-38
• 3.1.1 实验30
• 3.1.2 热分解特性鉴别30-33
• 3.1.2.1 中断回扫实验结果30-32
• 3.1.2.2 等温DSC实验32-33
• 3.1.3 EHN热分解动力学33-38
• 3.1.3.1 EHN非等温DSC测试结果33-34
• 3.1.3.2 EHN非等温与等温分解动力学34-36
• 3.1.3.3 机理函数36-38
• 3.2 酸对硝酸异辛酯热稳定性的影响38-48
• 3.2.1 实验及测试条件39-40
• 3.2.1.1 实验试剂39
• 3.2.1.2 DSC测试条件39-40
• 3.2.2 DSC实验结果与分析40-42
• 3.2.3 ARC测试结果及分析42-45
• 3.2.4 EHN绝热分解动力学45-48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 反应过程危险性测试49-58
• 4.1 实验试剂49
• 4.2 温度的影响49-53
• 4.2 搅拌速率的影响53-55
• 4.4 加料速率的影响55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 5 反应过程热危险性评估与分级58-67
• 5.1 反应产物热稳定性分析58-62
• 5.1.1 实验条件58
• 5.1.2 实验结果及分析58-61
• 5.1.3 动力学分析及TD24计算61-62
• 5.2 热失控危险性评估62-66
• 5.2.1 热失控严重度分析62-63
• 5.2.2 热失控引发二次分解的可能性63-65
• 5.2.2.1 异辛醇硝化反应的MTSR63-64
• 5.2.2.2 EHN二次分解的可能性64-65
• 5.2.3 风险矩阵方法的评估结果65
• 5.2.4 失控情景分析方法评估65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 异辛醇硝化工艺热失控反应机理的初步研究67-73
• 6.1 实验仪器简介及测试条件67
• 6.2 副产物鉴定结果67-71
• 6.3 热失控反应机理探索71-72
• 6.4 本章小结72-73
• 7 结论与展望73-76
• 7.1 本文结论73-74
• 7.2 本论文的主要特色和创新74
• 7.3 问题和展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-82
• 附录82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 曾秀琳;陈网桦;王凤武;;硝酸异辛酯热安定性的实验研究[J];中国安全科学学报;2009年08期

2 ;齐鲁石化公司专利文摘（一）[J];齐鲁石油化工;1994年02期

3 王r

本文编号：316971